论文部分内容阅读
【摘 要】深基坑开挖施工作为城市排水泵站建设中的重要组成部分，是当前工程施工当中进程要面临的一个技术难题。本文结合工程实例，阐述了排水泵站深基坑围护设计及基坑支护结构，就深基坑工程的主要施工技术进行探讨，并总结了基坑开挖的技术要点，以供参考。
【关键词】排水泵站；深基坑；围护设计；支护结构
排水泵站是城市常见的基础设施之一，担负着排涝、防洪和降低地下水位等重要任务。在排水泵站深基坑工程施工中，由于大多泵站临近河流，位于地下水丰富且埋藏深度浅的地方，加上基坑支护深度较大，现场地质条件较为复杂，加大了深基坑工程的施工难度。如果采用常规的大开挖、集中排水工艺等方案施工，不仅需要投资大量的资金，而且给施工安全留下了安全隐患。因此，有必要优化深基坑工程围护设计方案和支护结构，提高工程的施工技术水平，通过科学的管理方法解决周边复杂环境等不利于施工的因素，从而确保排水泵站深基坑工程的顺利进行。
1.工程概况
某城市排水泵站设计实施规模1.5m3/s，设计重现期3年，流量约为Q=13.5m3/s。主要建（构）筑物为泵站、进水闸门井、格栅井、变配电室、机修间、仓库等。泵房结构为矩形水池，水池泵房底板在室外地面以下最大埋深12.55m。
2.地质条件
根据勘察报告，地层主要为第四系全新统晚期至上更新统沉积的砂类土与亚粘土等构成，场地地震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.2g，设计地震分组为第一组，初判具液化可能。离泵站较近钻孔中揭露地下水初见水位为自然地面下1.2m，稳定水位埋深为自然地面下1.2m。泵房和进水闸门井底板位于第③层中砂层，可利用天然地基作为持力层。
3.泵站深基坑围护方案设计
此次施工的基坑开挖深度较大，周边环境较为复杂，土质条件差。采用的施工方案是：支护的形式采用钢筋混凝土灌注排桩加锚杆，局部格栅式挡土墙进行，基坑止水采用双排水泥搅拌浆喷桩止水帷幕，灌注桩中间插打高压旋喷桩保护桩中层的稳定性。基坑支护部分基坑侧壁安全等级按二级设置。
4.泵站基坑支护结构
4.1 水泥搅拌浆喷桩止水帷幕
1）止水帷幕采用双排搅拌桩。水泥搅拌桩选择桩径500mm，按照两排水泥搅拌桩排列，排间距为350mm；同一排桩的中心距为350mm；搭接为150mm。
2）格栅式挡土墙外侧两排搅拌桩桩长15.0m，格栅式挡土墙内侧搅拌桩桩长11.0m，基坑台阶处格栅式挡土墙的搅拌桩桩长9.60m，止水帷幕搅拌桩桩长15.0m。
4.2 高压旋喷桩
1）高压旋喷桩桩径600mm，两根高压旋喷桩的间距为400mm，搭接200mm。
2）灌注桩中间的高压旋喷桩桩长18.5m。
3）高压旋喷桩采用P.S32.5，水泥掺入量350kg/m。
4.3 锚杆
1）A型桩为两桩三锚，梅花形布置，锚杆孔径为150mm，锚杆长28m，锚杆体采用3索7φ5的1860低松弛钢绞线。
2）B型桩为两桩三锚，梅花形布置，锚杆孔径为150mm，锚杆长24mm，锚杆体采用3索7φ5的1860低松弛钢绞线。
4.4 支护桩、冠梁
1）钢筋混凝土支护桩：A型桩：桩径800mm，有效桩长21.00m；保护桩长0.8m，桩中心距1.2m。B型桩：桩径800mm，有效桩长18.00m；保护桩长0.8m；桩中心距1.2m。
2）支护桩采用强度等级为C35混凝土。3）冠梁截面为1000mm×500mm，总长度为73.9m，混凝土强度等级为C30。
4.5 泵站基坑降水
1）降水井采用管水降水，成孔700mm，井径300mm，井深18.5m，共计8口。
2）深水井采用管井降水，成孔700mm，井径300mm，井深25.5m，共计4口。
3）降水井和深水井均为混凝土井管，80目尼龙方格滤网，填料采用0.5mm～1mm粒径滤料，填料厚度100mm。
4）降水方案采用浅井密布。
5.特点和难点
施工场地紧邻河道，地下水位很高，基坑支护深度较大，现场条件较为复杂。
6.主要施工技术
6.1 钢筋混凝土支护桩
采用钢筋混凝土桩，桩身混凝土强度C35，深度A桩21.00m，B桩18.00m。
1）施工程序：测量放样、钻孔就位、成孔、换浆、吊放钢筋笼及注浆管、洗石、清孔、投石、注浆、拔注浆管。
2）打桩时应进行隔桩跳打，即单数编码桩位先施工，完成单数桩位后再进行双数桩位施工。
3）偏差控制：桩位偏差不大于20mm，垂直度偏差不大于1%，成孔深度误差小于100mm。
4）施工过程中待钢筋笼放到设计标高后，用横担搁置在孔口枕木上，将φ20mm注浆铁管直接插至孔底，施工时，应控制吊放和节间钢筋焊接的时间。
5）泵最大工作压力应不小于1.5MPa，要控制好压力使浆液均匀上冒，注浆至泛出孔口时方可停止。注浆时应采用多种措施以防止相邻桩冒浆和串孔，如间隔施工、增加速凝剂掺量等，同时还要防止缩颈和塌孔现象的发生。
6.2 水泥搅拌浆喷桩
1）水泥搅拌桩采用混法施工，垂直度不大于0.8%，工艺为四搅两喷。2）水泥搅拌桩采用P.S32.5，桩身强度R28d≥1.5MPa，水泥用量65kg/m。3）水泥搅拌桩桩身强度达到1.0MPa以上方可开挖。
6.3 高压旋喷桩
1）高压旋喷桩采用P.S32.5，水泥掺入量350kg/m。
2）喷射注浆。注浆管置入钻孔后，达到设计标高时即可注浆，注浆参数达到规定数值后，方可提升注浆管，应由下而上喷射注浆，提升的过程中必须计算和控制好提升速度以及钻机的转速，注浆管分段提升搭接长度应大于100mm；严禁在喷射过程中断水和断气，严格注意防止喷射孔被堵，要控制好喷浆提升速度以及连续性。气、浆、液压力和流量应符合设计要求，一旦偏离应把管清洗后再重新插管、旋喷；深层旋喷时，要先喷浆后旋转和提升，用来防止注浆管扭断；要严格控制水灰比、单桩水泥用量，在旋喷过程中要防止泥浆沉淀，降低浓度。 6.4 锚杆
1）锚杆杆体下料长度=锚杆自由段（自由段长为5.0m）+锚固段长度+外露长度，外露长度应满足台座、腰梁尺寸以及张拉作业要求。锚杆倾角为15°沿锚杆轴线方向每隔2.0m设置一个定位支架，锚杆上下排垂直距离为2.0m，锚杆钻孔水平方向孔距在垂直方向误差不大于100mm，偏斜度不大于3%。
2）将注浆管与锚杆杆体一起绑扎，一次注浆管距孔底应为100mm～200mm，二次注浆管的出浆孔要进行密封处理。
3）一次灌浆和二次高压注浆均使用水灰比0.45～0.55的水泥浆，锚固体强度应不小于15MPa。
4）二次高压注浆压力宜控制在2.5MPa～5.0MPa之间。
5）二次高压注浆压力宜控制在2.5MPa～5.0MPa之间，注浆时间应通过注浆工艺试验确定或者在一次注浆锚固强度达到5.0MPa后进行。
6）锚杆的张拉与施加预应力的要求：锚固段强度应大于15MPa，在达到强度等级的75%后方可进行张拉；锚杆张拉顺序要考虑到对邻近锚杆的影响，最好采取隔锚跳拉；锚杆在张拉到设计荷载的0.9倍～1.0倍后，再按设计要求进行锁定；锚杆张拉控制应力应不大于锚杆杆体强度标准值的0.75倍。
7.泵站基坑开挖
1）阀门井、格栅间、进水井等与泵房管线相接位置处需将基坑围护桩局部凿除后进行施工，支护桩桩身强度达到设计强度的80%时方可开挖，基坑挖土至锚杆设计标高下500mm时，开始施工锚杆，待所有锚杆张拉锁定后，才能向下挖土。2）泵站基坑开挖时必须将基坑周围10m范围内取土不小于1m，基坑开挖以及地下室施工期间，基坑以外6m范围内的地面堆载量应小于10kPa，基坑回填以前要明确标示保护范围。3）泵站基坑开挖时如果发现有地下水渗漏，应该立即停止挖土，在采取有效的堵漏措施和疏干渗漏到基坑中的水后方能继续挖土。4）泵站基坑开挖时要严格按设计深度进行开挖，严禁超挖。开挖到设计标高以后，应该及时进行素混凝土垫层及基础底板的施工。5）土方开挖完成后要立即进行基坑封闭，防止水浸，严格禁止泡坑，对基坑坡顶地面要进行防渗处理，严格禁止地表水渗入边坡土体。6）根据JGJ120-99建筑基坑支护技术规范，泵站基坑开挖及地下室施工期间进行了以下监测工作。a.支护结构水平位移观测监测；b.周边建筑物及地下管线的变形观测监测；c.周边道路沉降及开裂变化情况观测监测；d.地下水位变化情况观测监测。7）由于风峪雨水泵站施工基坑支护深度较大，现场条件较复杂，支护施工中遇到的问题和突发的情况和隐患要及时解决，泵站基坑支护的施工顺序根据泵站建筑物开工位置，按施工顺序合理安排布置，对可能的隐患及时发现、处理。
8.结语
深基坑支护施工是确保排水泵站工程如期进行的关键因素，在施工中要加强对支护结构水平位移、建筑物地下管道变形、道路沉降情况和地下水位变化的监测，同时在施工过程中加强了施工动态的管理，制定应急抢险措施应对突发的安全隐患。实践证明，本泵站深基坑工程采用的施工方案是可行的。
参考文献：
[1] 徐荣华.变电站雨水泵站深基坑支护施工技术探讨[J].科技信息.2011年第29期.
[2] 王国礼.小议城市排水泵站深基坑支护开挖施工技术[J].大科技.2010年第12期.
【关键词】排水泵站；深基坑；围护设计；支护结构
排水泵站是城市常见的基础设施之一，担负着排涝、防洪和降低地下水位等重要任务。在排水泵站深基坑工程施工中，由于大多泵站临近河流，位于地下水丰富且埋藏深度浅的地方，加上基坑支护深度较大，现场地质条件较为复杂，加大了深基坑工程的施工难度。如果采用常规的大开挖、集中排水工艺等方案施工，不仅需要投资大量的资金，而且给施工安全留下了安全隐患。因此，有必要优化深基坑工程围护设计方案和支护结构，提高工程的施工技术水平，通过科学的管理方法解决周边复杂环境等不利于施工的因素，从而确保排水泵站深基坑工程的顺利进行。
1.工程概况
某城市排水泵站设计实施规模1.5m3/s，设计重现期3年，流量约为Q=13.5m3/s。主要建（构）筑物为泵站、进水闸门井、格栅井、变配电室、机修间、仓库等。泵房结构为矩形水池，水池泵房底板在室外地面以下最大埋深12.55m。
2.地质条件
根据勘察报告，地层主要为第四系全新统晚期至上更新统沉积的砂类土与亚粘土等构成，场地地震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.2g，设计地震分组为第一组，初判具液化可能。离泵站较近钻孔中揭露地下水初见水位为自然地面下1.2m，稳定水位埋深为自然地面下1.2m。泵房和进水闸门井底板位于第③层中砂层，可利用天然地基作为持力层。
3.泵站深基坑围护方案设计
此次施工的基坑开挖深度较大，周边环境较为复杂，土质条件差。采用的施工方案是：支护的形式采用钢筋混凝土灌注排桩加锚杆，局部格栅式挡土墙进行，基坑止水采用双排水泥搅拌浆喷桩止水帷幕，灌注桩中间插打高压旋喷桩保护桩中层的稳定性。基坑支护部分基坑侧壁安全等级按二级设置。
4.泵站基坑支护结构
4.1 水泥搅拌浆喷桩止水帷幕
1）止水帷幕采用双排搅拌桩。水泥搅拌桩选择桩径500mm，按照两排水泥搅拌桩排列，排间距为350mm；同一排桩的中心距为350mm；搭接为150mm。
2）格栅式挡土墙外侧两排搅拌桩桩长15.0m，格栅式挡土墙内侧搅拌桩桩长11.0m，基坑台阶处格栅式挡土墙的搅拌桩桩长9.60m，止水帷幕搅拌桩桩长15.0m。
4.2 高压旋喷桩
1）高压旋喷桩桩径600mm，两根高压旋喷桩的间距为400mm，搭接200mm。
2）灌注桩中间的高压旋喷桩桩长18.5m。
3）高压旋喷桩采用P.S32.5，水泥掺入量350kg/m。
4.3 锚杆
1）A型桩为两桩三锚，梅花形布置，锚杆孔径为150mm，锚杆长28m，锚杆体采用3索7φ5的1860低松弛钢绞线。
2）B型桩为两桩三锚，梅花形布置，锚杆孔径为150mm，锚杆长24mm，锚杆体采用3索7φ5的1860低松弛钢绞线。
4.4 支护桩、冠梁
1）钢筋混凝土支护桩：A型桩：桩径800mm，有效桩长21.00m；保护桩长0.8m，桩中心距1.2m。B型桩：桩径800mm，有效桩长18.00m；保护桩长0.8m；桩中心距1.2m。
2）支护桩采用强度等级为C35混凝土。3）冠梁截面为1000mm×500mm，总长度为73.9m，混凝土强度等级为C30。
4.5 泵站基坑降水
1）降水井采用管水降水，成孔700mm，井径300mm，井深18.5m，共计8口。
2）深水井采用管井降水，成孔700mm，井径300mm，井深25.5m，共计4口。
3）降水井和深水井均为混凝土井管，80目尼龙方格滤网，填料采用0.5mm～1mm粒径滤料，填料厚度100mm。
4）降水方案采用浅井密布。
5.特点和难点
施工场地紧邻河道，地下水位很高，基坑支护深度较大，现场条件较为复杂。
6.主要施工技术
6.1 钢筋混凝土支护桩
采用钢筋混凝土桩，桩身混凝土强度C35，深度A桩21.00m，B桩18.00m。
1）施工程序：测量放样、钻孔就位、成孔、换浆、吊放钢筋笼及注浆管、洗石、清孔、投石、注浆、拔注浆管。
2）打桩时应进行隔桩跳打，即单数编码桩位先施工，完成单数桩位后再进行双数桩位施工。
3）偏差控制：桩位偏差不大于20mm，垂直度偏差不大于1%，成孔深度误差小于100mm。
4）施工过程中待钢筋笼放到设计标高后，用横担搁置在孔口枕木上，将φ20mm注浆铁管直接插至孔底，施工时，应控制吊放和节间钢筋焊接的时间。
5）泵最大工作压力应不小于1.5MPa，要控制好压力使浆液均匀上冒，注浆至泛出孔口时方可停止。注浆时应采用多种措施以防止相邻桩冒浆和串孔，如间隔施工、增加速凝剂掺量等，同时还要防止缩颈和塌孔现象的发生。
6.2 水泥搅拌浆喷桩
1）水泥搅拌桩采用混法施工，垂直度不大于0.8%，工艺为四搅两喷。2）水泥搅拌桩采用P.S32.5，桩身强度R28d≥1.5MPa，水泥用量65kg/m。3）水泥搅拌桩桩身强度达到1.0MPa以上方可开挖。
6.3 高压旋喷桩
1）高压旋喷桩采用P.S32.5，水泥掺入量350kg/m。
2）喷射注浆。注浆管置入钻孔后，达到设计标高时即可注浆，注浆参数达到规定数值后，方可提升注浆管，应由下而上喷射注浆，提升的过程中必须计算和控制好提升速度以及钻机的转速，注浆管分段提升搭接长度应大于100mm；严禁在喷射过程中断水和断气，严格注意防止喷射孔被堵，要控制好喷浆提升速度以及连续性。气、浆、液压力和流量应符合设计要求，一旦偏离应把管清洗后再重新插管、旋喷；深层旋喷时，要先喷浆后旋转和提升，用来防止注浆管扭断；要严格控制水灰比、单桩水泥用量，在旋喷过程中要防止泥浆沉淀，降低浓度。 6.4 锚杆
1）锚杆杆体下料长度=锚杆自由段（自由段长为5.0m）+锚固段长度+外露长度，外露长度应满足台座、腰梁尺寸以及张拉作业要求。锚杆倾角为15°沿锚杆轴线方向每隔2.0m设置一个定位支架，锚杆上下排垂直距离为2.0m，锚杆钻孔水平方向孔距在垂直方向误差不大于100mm，偏斜度不大于3%。
2）将注浆管与锚杆杆体一起绑扎，一次注浆管距孔底应为100mm～200mm，二次注浆管的出浆孔要进行密封处理。
3）一次灌浆和二次高压注浆均使用水灰比0.45～0.55的水泥浆，锚固体强度应不小于15MPa。
4）二次高压注浆压力宜控制在2.5MPa～5.0MPa之间。
5）二次高压注浆压力宜控制在2.5MPa～5.0MPa之间，注浆时间应通过注浆工艺试验确定或者在一次注浆锚固强度达到5.0MPa后进行。
6）锚杆的张拉与施加预应力的要求：锚固段强度应大于15MPa，在达到强度等级的75%后方可进行张拉；锚杆张拉顺序要考虑到对邻近锚杆的影响，最好采取隔锚跳拉；锚杆在张拉到设计荷载的0.9倍～1.0倍后，再按设计要求进行锁定；锚杆张拉控制应力应不大于锚杆杆体强度标准值的0.75倍。
7.泵站基坑开挖
1）阀门井、格栅间、进水井等与泵房管线相接位置处需将基坑围护桩局部凿除后进行施工，支护桩桩身强度达到设计强度的80%时方可开挖，基坑挖土至锚杆设计标高下500mm时，开始施工锚杆，待所有锚杆张拉锁定后，才能向下挖土。2）泵站基坑开挖时必须将基坑周围10m范围内取土不小于1m，基坑开挖以及地下室施工期间，基坑以外6m范围内的地面堆载量应小于10kPa，基坑回填以前要明确标示保护范围。3）泵站基坑开挖时如果发现有地下水渗漏，应该立即停止挖土，在采取有效的堵漏措施和疏干渗漏到基坑中的水后方能继续挖土。4）泵站基坑开挖时要严格按设计深度进行开挖，严禁超挖。开挖到设计标高以后，应该及时进行素混凝土垫层及基础底板的施工。5）土方开挖完成后要立即进行基坑封闭，防止水浸，严格禁止泡坑，对基坑坡顶地面要进行防渗处理，严格禁止地表水渗入边坡土体。6）根据JGJ120-99建筑基坑支护技术规范，泵站基坑开挖及地下室施工期间进行了以下监测工作。a.支护结构水平位移观测监测；b.周边建筑物及地下管线的变形观测监测；c.周边道路沉降及开裂变化情况观测监测；d.地下水位变化情况观测监测。7）由于风峪雨水泵站施工基坑支护深度较大，现场条件较复杂，支护施工中遇到的问题和突发的情况和隐患要及时解决，泵站基坑支护的施工顺序根据泵站建筑物开工位置，按施工顺序合理安排布置，对可能的隐患及时发现、处理。
8.结语
深基坑支护施工是确保排水泵站工程如期进行的关键因素，在施工中要加强对支护结构水平位移、建筑物地下管道变形、道路沉降情况和地下水位变化的监测，同时在施工过程中加强了施工动态的管理，制定应急抢险措施应对突发的安全隐患。实践证明，本泵站深基坑工程采用的施工方案是可行的。
参考文献：
[1] 徐荣华.变电站雨水泵站深基坑支护施工技术探讨[J].科技信息.2011年第29期.
[2] 王国礼.小议城市排水泵站深基坑支护开挖施工技术[J].大科技.2010年第12期.